CN104333737A - 近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统及信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，包括AM制式的发送装置和接收装置，其中发送装置包括低通滤波器，上变频混频器，功率放大器，射频频率综合器和微处理器；接收装置包括低噪声放大器，第一下变频混合器，射频频率综合器，带通滤波器，中频放大器，微处理器，限幅放大器，第二下变频混合器和低通滤波器。本发明还公开了一种近距离2-5兆带宽模拟无线信号调制方法和解调方法。本发明中的AM解调器属于两级下变频结构的接收机，在中频到基带的环节采用了基于限幅放大器的自混频技术，省去了传统意义上的载波恢复环路，大大节省了接收机系统实现的成本。

Description

近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统及信号处理方法

技术领域

本发明涉及模拟通信、室内定位和无线图传技术领域，具体来说是涉及一种用于室内定位辅助的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统。本发明还涉及基于上述近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统的信号处理方法。

相关领域技术介绍：

模拟通信：在实际的通信中，由于通信业务的多样性，消息的来源也是多种多样的，但基本可以分为两大类：连续的和离散的。连续的消息如话音，声波振动的幅度是随时间连续变化的。若把它转换为随时间连续变化的电压信号，信号幅度是时间连续函数。这样的信号称作模拟信号；而离散消息，如打字机产生的消息，输出的消息符号个数是有限的。如信号的参数与离散消息对应而离散取值，这就是数字信号。所以根据信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。用时间和幅度均连续的模拟信号来传递信息的通信方式叫模拟通信。与数字通信系统相比，模拟通信系统，设计较简单，电路的功率消耗一般比较低。

室内定位：Indoor Positioning，室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。

无线图传：无线图传可以理解为无线图像的传输。无线图传的应用体制范畴包括：模拟传输、数传/网络电台、GSM/GPRS、CDMA、数字微波(大部分为扩频微波)、WLAN(无线网)、COFDM(正交频分复用)等。目前，无线图传尚未形成典型的产业化发展模式，实现的技术方式也多种多样。

背景技术

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位，视频识别等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。视频监控和识别作为定位判断最为直接的方法，一直是室内定位系统的重要补充手段。

视频信号的传输是监控系统中成本较为高昂的部分，如采用有线方式通常需要铺设同轴电缆，双绞线等信号线并辅以一定数量的中继设备才能完成各个摄像头到主控设备间的信号传输，对于不方便布线和施工改造的室内环境，有线视频监控系统无论是成本还是实施都存在困难。

与有线视频传输相对的是无线图像传输方式，随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。无线图像传输作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线传输方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。无线监控技术已经在现代化交通、运输、水利、航运、铁路、治安、消防、边防检查站、森林防火、公园、景区、厂区、小区、室内监控等领域得到了广泛的应用。

无线图像传输按制式具体可分为：模拟微波传输和数字微波传输。

模拟微波传输：采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。其优点是：综合成本低，性能更稳定，省去布线及线缆维护费用；可动态实时传输广播级图像，图像传输清晰度不错，而且完全实时；组网灵活，可扩展性好，即插即用；维护费用低。其缺点是：由于采用微波传输，频段在1GHz以上，常用的有UHF波段(300Mhz～1GHz)、L波段(1.0～2.0GHz)、S波段(2.0～3.0GHz)、Ku波段(10～12GHz),传输环境最好是开放的空间，如果在城市环境或者室内使用，无线电波比较复杂，相对容易受外界电磁干扰；微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物，墙壁家居等遮挡；如果有障碍物，需要加中继加以解决，Ku波段受天气影响较为严重，尤其是雨雪天气会有比较严重的雨衰现象。

数字微波传输：数字微波传输就是先把视频编码压缩，然后通过数字微波信道调制，再通过天线发射出去，接收端则相反，天线接收信号，微波解调，视频解压缩，最后还原成模拟的视频信号，也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件，用电脑软解压视频，而且电脑还支持录像，回放，管理，云镜控制，报警控制等功能；现在随着数字存储方式的普及，接收下的来的信号可以直接进存储服务器，配合磁盘阵列存储；这种监控方式图像有720*576、352*288或更高的分辨率选择，通过解码的存储方式，视频有0.2-0.8秒左右的延时。数字视频监控成本根据实际情况差别很大，但也有一些模拟微波不可比的优点，如监控点比较多，环境比较复杂，需要加中继的情况多，监控点比较集中它可集中传输多路视频，抗干扰能力比模拟的要好一点，等等优点，适合监控点比较多，需要中继也多的情况下使用，客观地讲，前期投资较高。

总之，模拟微波传输和数字微波传输，各有千秋，主要看你的实际工程需要无线图像传输系统从应用层面来说分为两大类，一是固定点的图像传输系统，二是移动视频图像传输系统。

固定点的图像传输系统：固定点的无线图像传输系统，主要应用在有线闭路不便实现的场合，比如港口码头的监控系统、河流水利的视频和数据监控、森林防火监控系统、城市安全监控、建筑工地等。下面按频段由低到高对不同的图像传输技术进行介绍。

2.4GHz ISM频段的多种图像传输技术

2.4GHz的图像传输设备采用扩频技术，有跳频和直扩两种工作方式。跳频方式速率较低，吞吐速率在2Mbit/s左右，抗干扰能力较强，还可采用不同的跳频序列实现同址复用来增加容量。直扩方式有较高的吞吐速率，但抗干扰性能较差，且多套系统同址使用受限制。

2.4GHz图像传输可基于IEEE802.11b协议，传输速率为11Mbit/s，去掉传输过程中的开销，实际有效速率为5.5-6Mbit/s左右。后来制订的IEEE802.11g标准，速率上限达到54Mbit/s，在特殊模式下可达108Mbps,该标准互通性高，点对点可传输几路MPEG-4的压缩图像。

应用在2.4GHz频段的还有蓝牙技术、HomeRF技术、MESH、微蜂窝技术等。随着应用范围的逐渐扩大，2.4GHZ这个频段处于满负荷工作状态，其速率问题、安全问题、干扰问题值得进一步研究。

3.5GHz频段的无线图传系统

3.5GHz的无线接入系统是一种点对多点微波通信技术，采用FDD双工方式，通常采用16QAM、64QAM调制方式。其工作频段相对较低，电波自由空间损耗小，传播雨衰性能好，接入速率足够高，且设备成本相对较低。该系统具有相对良好的覆盖能力，通常达到5km～10km，适合地县市级单位低价位、较大面积覆盖的应用场合；还可与WLAN互为补充，形成覆盖面积大小配合、用户密度稀密配合的多层运行的有机互补模式。目前存在的问题是带宽不足，只有上下行各30MHz，难以大规模使用。

5.8GHz图传

5.8GHz的WLAN产品采用OFDM正交频分复用技术，在此频段的WLAN产品基于IEEE802.11a协议，传输速率可以达到54Mbit/s，在特殊模式下可达108Mbps。根据WLAN的传输协议，在点对点应用的时候，有效速率为20Mbit/s；点对多点的情况下，每一路图像的有效传输速率为500kbit/s左右，也就是说总的传输数据量为3Mbit/s左右。对于无线图像的传输而言，基本上解决了“高清晰度数字图像在无线网络中的传输”问题，使得大范围采用5.8GHz频段传输数字化图像成为现实，尤其适用于城市安全监控系统。

WLAN传输监控图像，目前比较成熟的是采用MPEG-4图像压缩技术。这种压缩技术在500kbit/s速率时，压缩后的图像清晰度可以达到1CIF(352×288像素)～2CIF。在2Mbit/s的速率情况下，该技术可以传输4CIF(702×576像素，DVD清晰度)清晰度的图像。采用MPEG-4压缩以后的数字化图像，经过无线信道传输，配合相应的软件，很容易实现网络化、智能化的数字化城市安全监控系统。

2.4/5.8GHz基于802.11n的产品，11n产品工作于5.8GHz和2.4GHz，传输速率可达150、300、600Mbps,有效传输速率分别为60、160、300Mbps.随着高清摄像机的发展，这种高带宽的11N模式非常适合高清摄像机的传输。高清摄像机和高带宽无线传输设备的配合会逐渐成为无线视频监控的趋势。

26GHz频段的宽带固定无线图传系统

典型的26GHz无线接入系统，采用64QAM、16QAM和QPSK三种调制方式。LMDS具有更大的带宽以及双向数据传输能力，可提供多种宽带交互式数据以及多媒体业务，解决了传统本地环路的瓶颈问题，能够满足高速宽带数据、图像通信以及宽带internet业务的需求。LMDS系统覆盖范围3公里～5公里，适用于城域网。由于世界各国对城域网的工作频段规划不同，所以其兼容性较差、雨衰性能差，成本也较高。

移动视频图像传输系统：除了对固定点的图像监控的需求外，移动图像传输的需求也相当旺盛。移动视频图像传输，广泛用于公安指挥车、交通事故勘探车、消防武警现场指挥车和海关、油田、矿山、水利、电力、金融、海事，以及其它的紧急、应急指挥系统，主要作用是将现场的实时图像传输回指挥中心，使指挥中心的指挥决策人员如身临其境，提高决策的准确性和及时性，提高工作效率。现就移动视频图像传输采用公网和专用技术两种情况作相关介绍。

利用CDMA、GPRS、3G公众移动网络传输图像

CDMA无线网络的移动传输技术具有很多优点:保密性好、抗干扰能力强、抗多径衰落、系统容量的配置灵活、建网成本低等。CDMA采用MPEG-4压缩方式，用MPEG-4的CIF格式压缩图像，可以达到每秒2帧左右的速率；如果将图像调整到QCIF格式，则可以达到每秒10帧以上。但是，对于安全防范系统来说，一般采用低传输帧率而保证传输的清晰度，因为只有CIF以上的图像清晰度才可以满足调查取证的需要。如果希望进一步提高现场图像的实时传输速率，一个简单的方案是采用多个CDMA网卡捆绑使用的方式，用来提高无线信道的传输速率。目前市场上有2～3个网卡捆绑方式的路由器，增加网卡的代价是增加设备成本和使用成本。随着视频压缩技术的不断发展，单个网卡上3～4帧/秒图像传输速率是可以实现的，如果每秒钟可以传输3～4帧CIF格式的图像，可以满足一般移动公共交通设施的安全监控的要求。

GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，支持特定的点对点和点对多点服务，以“分组”的形式传送数据。GPRS峰值速率超过100kbit/s，网络容量只在所需时分配，这种发送方式称为统计复用。GPRS最主要的优势在于永远在线和按流量计费，不用拨号即可随时接入互联网，随时与网络保持联系，资源利用率高。

3G技术目前已经取代GPRS和CDMA逐渐，目前可以实现的有效速率达384kbit/s，在网络部署的城区，可以实时传输一路CIF图像，每秒可达到20帧。但需要注意的是，即使速率提高了很多，也不要认为所有的移动交通设施可以同时将图像传输回监控中心，因为同时概念对于公网图像传输来说几乎是不可能的。

用于应急突发事件的专用无线图像传输技术

对于一些应急指挥中心的图像传输系统，往往要求将突发事件现场的图像传输回指挥中心。例如遇到重大自然灾害，水灾、火灾现场，群众的大型集会和重要安全保卫任务现场等。这类应急图像传输系统不宜使用公众网络传输，最好采用专业的移动图像传输设备。但目前我国对此尚未专门规划频率。

总体来说，无线方式的视频传输有如下优势

1、综合成本低，性能更稳定。只需一次性投资，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合；在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。这时，采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。

2、组网灵活，可扩展性好，即插即用。管理人员可以迅速将新的无线监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程无线监控。

3、维护费用低。无线监控维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。

4、无线监控系统是监控和无线传输技术的结合，它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到无线监控中心，并且自动形成视频数据库便于日后的检索。

本发明主要针对模拟制式的无线图像传输技术，尽管数字图像传输技术有着模拟制式所不及的一些优势，比如抗干扰能力强。但是相比而言，模拟图传最大的优势是建设的综合成本远低于数字传输。

WIFI等接入技术的成熟大大降低了无线数字图像传输的成本，目前，模拟图像传输最大的竞争方案是基于WIFI的数字图像传输方式，但是WIFI传输图像视频的距离近，穿透力弱，而且2.4G频段较为拥挤，易受干扰。

可以这么总结：

a.比模拟图传系统传输距离更远的数字图传系统比较贵，没有成本优势。

b.跟模拟图传系统差不多成本的数字图传系统(主要是WIFI图传)，易受干扰，没有性能优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于室内定位辅助的近距离模拟无线图传系统，可以节省下传统模拟接收机的锁频锁相同步环路，大大降低系统成本。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，包括发送装置和接收装置；

所述发送装置即AM调制器，其进一步包括：

低通滤波器，输入端连接模拟视频信号，输出端连接上变频混频器，用于将输入端的模拟视频信号进行低通滤波；

所述的上变频混频器，输入端连接所述的低通滤波器和射频频率综合器，输出端连接功率放大器，用于把基带的AM信号上变频至发送的频段；

所述功率放大器，输入端连接所述低通滤波器，输出端发送调制射频视频信号，用来放大已经调制到载波频段的视频信号，以便于天线发送；

所述射频频率综合器，输入端连接微处理器，输出端连接所述的上变频混频器，用于产生混频器上变频所需的载波信号；

所述微处理器，输出端连接所述的射频频率综合器，用于产生控制信号，通过所述射频频率综合器的SPI接口编程控制所述射频频率综合器产生的频率；

所述接收装置即AM解调器，其进一步包括：

低噪声放大器，输入端接收所述AM调制器发送的调制射频视频信号和微处理器，其输出端连接第一下变频混合器，用于将射频信号进行放大；

所述第一下变频混合器，输入端连接所述的低噪声放大器和射频频率综合器，输出端连接带通滤波器，用于将放大后的射频信号下变频至中频信号；

所述射频频率综合器，输入端连接所述微处理器，输出端连接所述第一下变频混合器和中频放大器，用于提供所述第一下变频混和器的载波信号；

所述带通滤波器，输入端连接所述第一下变频混合器，输出端连接所述中频放大器和限幅放大器，用于滤除带外噪声和压制相邻信道干扰；

所述中频放大器，输入端连接所述带通滤波器和所述微处理器，输出端连接第二下变频混合器，用于进一步放大信号；

微处理器，输出端连接所述射频频率综合器和所述中频放大器，通过串行数字接口来控制所述低噪声放大器和所述中频放大器的增益，并为所述射频频率综合器提供数字控制信息；

所述限幅放大器，输入端连接所述带通滤波器，输出端连接所述第二下变频混合器，用于提取载波信号；

所述第二下变频混合器，输入端连接所述限幅放大器和所述中频放大器，输出端连接低通滤波器，用于根据所述限幅放大器输出的载波信号把所述中频信号下变频到基带；

所述低通滤波器，输入端连接所述第二下变频混合器，输出端发送解调后的模拟视频信号，用于提取已调信号的包络，即恢复原始的视频信息。

优选地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，所述AM调制器的低通滤波器具有1～2.5M可调的截止频率，可选用带宽可调的低通滤波器芯片，或者用有源滤波器和RC网络直接实现。

进一步地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，所述AM调制器的上变频混频器、所述AM解调器的第一下变频混合器和第二下变频混合器均为双平衡型混频器。

进一步地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，所述AM解调器的低噪声放大器放大级别通常在1000倍的级别，即30db的放大增益。

进一步地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，所述AM调制器的第一下变频混合器将信号由射频变为20Mhz～30Mhz的中频信号。

更进一步地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，所述AM调制器的中频放大器将所述中频信号放大10～100倍，即10～20db的可调增益。

更进一步地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，所述AM调制器的带通滤波器为6阶有源巴特沃斯滤波器结构。

本发明还提供了一种近距离2-5兆带宽模拟无线信号调制方法，包括如下步骤：

(S1)将输入端的模拟视频信号进行低通滤波；

(S2)根据载波信号把基带的AM信号上变频至发送的频段；

(S3)放大已经调制到载波频段的视频信号。

本发明还提供了一种近距离2-5兆带宽模拟无线信号解调方法，包括如下步骤：

(S1)把目标频段的信号放大后下变频到中频信号；

(S2)通过中频带通滤波和放大后用限幅放大器提取出载波信号；

(S3)根据载波信号把所述中频信号下变频到基带。

优选地，本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线信号解调方法，步骤S1和步骤S3所述的中频信号频率为20Mhz～30Mhz。

本发明中的AM解调器属于两级下变频结构的接收机，在中频到基带的环节采用了基于限幅放大器的自混频技术，省去了传统意义上的载波恢复环路，大大节省了接收机系统实现的成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的发送装置结构示意图；

图2是本发明接收装置(AM视频信号解调装置)结构示意图；

图3是本发明限幅放大器的载波提取原理示意图；

图4是本发明有源中频带通滤波器一个实施例示意图；

图5是本发明一个AD8343的应用电路实施例示意图；

图6是本发明一个Si4136射频频率综合器的电路应用实施例示意图；

图7是本发明一个ADL5545功率放大器的电路应用实施例示意图；

图8是本发明一个32位控制CPU STM32F103T8U6的应用实施例示意图。

图中的附图标记为：1、上变频混频器；2、射频频率综合器；3、微处理器芯片(MCU)；4、功率放大器；5、低通滤波器；6、低噪声放大器；7、下变频混频器；8、带通滤波器；9、中频放大器；10、下变频混频器；11、限幅放大器；12、低通滤波器；13-15、单端和双端信号转换的射频变压器(射频巴伦)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对发明方案进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种无线模拟收发装置，可传输2～5Mhz带宽的幅度调制(AM)模拟信号，主要可用于户外近距离，大面积室内等快速监控系统的布设和建立。传输的频段可以根据实际需求进行调整，如315～320Mhz频段，450～470Mhz，2.4G频段等。

本发明是一对模拟收发装置，具体而言，是AM制式的调制器和解调器。

本发明的发送装置(即AM调制器)如图1所示，模拟摄像头的输出一般为AM幅度调制的基带模拟信号，频带宽约2Mhz左右，它构成了本发明中发送装置的输入数据源。发送装置(AM调制器)由5部分组成：

1.上变频混频器(MIXER)1，用处是把基带的AM信号上变频至发送的频段，比如320M。一般混频器芯片会选用双平衡型混频器，以便于压制镜像信号。

2.射频频率综合器(RF)2，用处是产生混频器上变频所需的本振信号，也就是载波信号，如果需要在320M频段传输信号，那就得产生一个320Mhz的本振信号。一般选用可编程的频率综合器芯片。

3.微处理器(MCU)3，用来产生控制信号，通过SPI接口编程控制频率综合器产生的频率。

4.功率放大器(PA)4，用来放大已经调制到载波频段的视频信号，以便于天线发送。通常放大后的发送信号(调制射频视频信号)功率不超过100mW，即20dbm

5.低通滤波器(LPF)5，具有1～2.5M可调的截止频率，可选用带宽可调的低通滤波器芯片，或者用有源滤波器和RC网络直接实现。

本发明的接收装置(即AM解调器)如图2所示，本发明中的AM解调器主要由低噪声放大器(LNA)6，第一下变频混频器(MIXER)7和第二下变频混频器(MIXER)10，射频频率综合器(RF)，带通滤波器(BPF)8，中频放大器(IFAMP)9，限幅放大器(Limiting Amplifier)11，低通滤波器(LPF)12，微处理器(MCU)等模块组成，现按照图中信号流的顺序依次介绍各部分的功能。

1.由天线感应到的无线信号强度很弱，通常为微伏级别，所以信号首先需要经过由低噪声放大器6构成的射频放大级放大，放大级别通常在1000倍的级别，也就是30db的放大增益。

2.解调器的第二级是下变频，由双平衡型混频器(MIXER)完成，本振信号由射频频率综合器提供，经过第二级以后，信号由射频变为20Mhz～30Mhz的中频。

3.解调器的第三级是带通滤波器8，负责滤除带外噪声和压制相邻信道干扰。

4.信号经过带通滤波器8以后，已经处于20～30Mhz中频，并且滤除了带外的干扰，这个信号一方面送入限幅放大器11用于提取载波，另一方面送入可调增益的中频放大器9进一步放大信号，一般10～100倍，也就是10～20db的可调增益。

5.用限幅放大器11提取载波的原理如图3所示，被下变频到中频的AM信号，信息都包含于载波信号变化的包络上，经过限幅放大器后，包络被拉平，这时剩下的就是纯粹的载波信号，可作为本振直接用于把中频信号下变频到基带。

6.限幅放大器11提取的载波作为本振信号，由第二下变频混频器10把经过放大的中频信号混到基带。这样就无需再经过传统AM接收器里的载波恢复同步环路，如Costas环路。

7.得到基带的信号以后，由最后一级，也就是低通滤波器12提取已调信号的包络，也就是恢复原始的视频信息。

8.解调器中，由32位或者8位的微处理器通过串行数字接口来控制射频低噪声放大器6和中频放大器9的增益，并为射频频率综合器提供数字控制信息。

总体而言，本发明中的AM解调器属于两级下变频结构的接收机，在中频到基带的环节采用了基于限幅放大器的自混频技术，省去了传统意义上的载波恢复环路，大大节省了接收机系统实现的成本。

基于上述系统本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线信号调制方法，包括如下步骤：

(S1)将输入端的模拟视频信号进行低通滤波；

(S2)根据载波信号把基带的AM信号上变频至发送的频段；

(S3)放大已经调制到载波频段的视频信号。

基于上述系统本发明的近距离2-5兆带宽模拟无线信号解调方法，包括如下步骤：

(S1)把目标频段的信号放大后下变频到中频信号；

(S2)通过中频带通滤波和放大后用限幅放大器提取出载波信号；

(S3)根据载波信号把所述中频信号下变频到基带。

其中，步骤S1和步骤S3所述的中频信号频率为20Mhz～30Mhz。

实施例一

这里系统实施案例给出了各部分组件的可选用芯片型号，并提供了部分相应电路图

AM调制发送系统：

1.低通滤波器可选择SKYWORKS的SKY73201-364LF，是带宽1～28Mhz数字可调的6阶巴特沃斯低通滤波器，完全可以满足视频监控时2～5Mhz的带宽需求。

2.上变频混频器可以选择ADI公司的AD8343，是DC-to-2.5GHz HighIP3Active Mixer

3.本振信号产生可以选择Silicon Labs公司的Si4136射频频率综合器，用于产生62.5Mhz～1000Mhz的载波信号。

4.功放PA可以选用ADI公司的ADL5545，这是一款30M～6Ghz的中频/射频增益模块。

5.控制CPU可以选择ST意法半导体的STM32F103T8U6，由SPI口或者其他GPIO控制调制器中的本振信号频率，低通滤波器带宽等指标。

AM解调接收系统

1.第一级低噪声放大器可选用ADI公司的ADL5523，是一款400M～4Ghz的低噪声放大器，增益21.5db

2.第二级，下变频混频器和射频频率综合器的选择可以和AM调制器相同，即选用ADI公司的AD8343作为混频器，Silicon Labs公司的Si4136作为频率综合器

3.第三级中，中频放大器可选择ADI公司的ADL5531，这是一款20M～500Mhz的中频放大器，增益20.6db；限幅放大器可以选用ADI公司的ADN2891，这是一款通过信号频率达3.2Gbps的限幅放大器。

4.MCU的选择可以和调制器相同，采用ST意法半导体的STM32F103T8U6，由SPI口或者其他GPIO控制调制器中的本振信号频率，低通滤波器带宽等指标。

5.第三级中的中频带通滤波器，可以由运放+RC电阻电容网络的方式实现，下图4就是一种20M为中心频点，带宽为5M的中频带通滤波器实例。运放可选用ST公司的型号为TSH114的宽带低噪声运算放大器。

介绍完本发明AM调制解调系统的的各部分选型方案后，我们列出一些关键模块的芯片应用电路实例，供实现时参考。

(1)图5是AD8343的应用电路实施案例，其中单端和双端信号转换的射频变压器13、14、15又称为射频巴伦。

(2)图6是Si4136射频频率综合器的电路应用方案实例。

(3)图7是ADL5545功率放大器的电路应用方案实例。

(4)图8是32位控制CPU STM32F103T8U6的应用方案实例。

与现有的处理技术相比，本发明具有如下技术优点：

(1)本发明是关于2～5M带宽视频AM调制解调器的一种低成本实现方案，是基于分立芯片实现的收发系统。这里不和集成的单片射频收发芯片相比，因为视频传输在各个应用可能允许的频段各不相同，没有一款单芯片的方案可以适应所有的频段，必然有些场合允许的传输频段找不到相应的射频收发芯片。这时提出一个低成本的系统级通用低成本收发方案就有重大的意义了。

(2)本发明的另一主要优点在于实现方案的低成本和低复杂度。传统AM接收解调器的主要难度在于恢复出同频同相位的载波，这一过程需要诸如COSTAS环路之类的同步技术实现，在模拟域，这样的同步环路无论是调试还是实现都需要较高的成本。在本发明中，把目标待解调信号下变到中频后，利用限幅放大器可以直接得到和发送端同频的载波，这样得到的载波虽然残留了晶振带来的抖动，但是对于模拟视频信号的质量影响不大，却是大大降低了实现的复杂度和成本。

Claims (10)

1.一种近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，包括发送装置和接收装置；

所述发送装置即AM调制器，其进一步包括：

低通滤波器，输入端连接模拟视频信号，输出端连接上变频混频器，用于将输入端的模拟视频信号进行低通滤波；

所述的上变频混频器，输入端连接所述的低通滤波器和射频频率综合器，输出端连接功率放大器，用于把基带的AM信号上变频至发送的频段；

所述功率放大器，输入端连接所述低通滤波器，输出端发送调制射频视频信号，用来放大已经调制到载波频段的视频信号，以便于天线发送；

所述射频频率综合器，输入端连接微处理器，输出端连接所述的上变频混频器，用于产生混频器上变频所需的载波信号；

所述微处理器，输出端连接所述的射频频率综合器，用于产生控制信号，通过所述射频频率综合器的SPI接口编程控制所述射频频率综合器产生的频率；

所述接收装置即AM解调器，其进一步包括：

低噪声放大器，输入端接收所述AM调制器发送的调制射频视频信号和微处理器，其输出端连接第一下变频混合器，用于将射频信号进行放大；

所述第一下变频混合器，输入端连接所述的低噪声放大器和射频频率综合器，输出端连接带通滤波器，用于将放大后的射频信号下变频至中频信号；

所述射频频率综合器，输入端连接所述微处理器，输出端连接所述第一下变频混合器和中频放大器，用于提供所述第一下变频混和器的载波信号；

所述带通滤波器，输入端连接所述第一下变频混合器，输出端连接所述中频放大器和限幅放大器，用于滤除带外噪声和压制相邻信道干扰；

所述中频放大器，输入端连接所述带通滤波器和所述微处理器，输出端连接第二下变频混合器，用于进一步放大信号；

微处理器，输出端连接所述射频频率综合器和所述中频放大器，通过串行数字接口来控制所述低噪声放大器和所述中频放大器的增益，并为所述射频频率综合器提供数字控制信息；

所述限幅放大器，输入端连接所述带通滤波器，输出端连接所述第二下变频混合器，用于提取载波信号；

所述第二下变频混合器，输入端连接所述限幅放大器和所述中频放大器，输出端连接低通滤波器，用于根据所述限幅放大器输出的载波信号把所述中频信号下变频到基带；

所述低通滤波器，输入端连接所述第二下变频混合器，输出端发送解调后的模拟视频信号，用于提取已调信号的包络，即恢复原始的视频信息。

2.如权利要求1所述的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，所述AM调制器的低通滤波器具有1～2.5M可调的截止频率，可选用带宽可调的低通滤波器芯片，或者用有源滤波器和RC网络直接实现。

3.如权利要求2所述的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，所述AM调制器的上变频混频器、所述AM解调器的第一下变频混合器和第二下变频混合器均为双平衡型混频器。

4.如权利要求2所述的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，所述AM解调器的低噪声放大器放大级别通常在1000倍的级别，即30db的放大增益。

5.如权利要求2所述的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，所述AM调制器的第一下变频混合器将信号由射频变为20Mhz～30Mhz的中频信号。

6.如权利要求5所述的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，所述AM调制器的中频放大器将所述中频信号放大10～100倍，即10～20db的可调增益。

7.如权利要求5所述的近距离2-5兆带宽模拟无线图传系统，其特征在于，所述AM调制器的带通滤波器为6阶有源巴特沃斯滤波器结构。

8.一种近距离2-5兆带宽模拟无线信号调制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)将输入端的模拟视频信号进行低通滤波；

(S2)根据载波信号把基带的AM信号上变频至发送的频段；

(S3)放大已经调制到载波频段的视频信号。

9.一种近距离2-5兆带宽模拟无线信号解调方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)把目标频段的信号放大后下变频到中频信号；

(S2)通过中频带通滤波和放大后用限幅放大器提取出载波信号；

(S3)根据载波信号把所述中频信号下变频到基带。

10.如权利要求9所述的近距离2-5兆带宽模拟无线信号解调方法，其特征在于，步骤S1和步骤S3所述的中频信号频率为20Mhz～30Mhz。